辽宁东港灌区渠道铺设苯板保温抗冻胀试验研究.pdf

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1、第44卷第4期人民长江Vo1．44．No．42013年2月YangtzeRiverFeb．，2013文章编号：1001—4179(2013)04—0052—04辽宁东港灌区渠道铺设苯板保温抗冻胀试验研究宗兆博，张欣，宋立元(辽宁省水利水电科学研究院建材岩土试验研究所，辽宁沈阳110003)摘要：为减轻北方冻胀区渠道衬砌的冻胀破坏，于2010年和2011年2个冬季，对辽宁省东港灌区进行了铺设苯板保温与对比段的渠道衬砌冻胀破坏观测试验，获得了渠道横断面不同部位冻胀量和渠基土地温变化的原位数据。经过对比分析，得到采用不同苯板保温厚度与渠道冻

2、胀量及地温之间的变化关系，阐明了苯板结构在渠基土保温和削减冻胀量方面所具有的优越性。试验结果对类似地区新型渠道结构形式的设计和苯板保温技术的推广具有参考意义。关键词：苯板保温；冻胀：基土温度；渠道衬砌中图法分类号：TV91文献标志码：A东港灌区位于辽宁省东南部的东港市境内，是辽果及适用情况。宁省大型灌区之一，为丹东市的主要水稻产区。目前1气候概况灌区内渠道衬砌普遍采用的一种结构形式是对基土进行换填处理，将渠道内的冻胀性土壤换填成40cm厚东港灌区属于温带湿润地区大陆性季风气侯，因砂砾料。但经过多年观察，每到冬季，渠道衬砌的混凝南临黄海

3、，兼具海洋性气候特点，气温年差小，冬暖夏土表面均因冻胀产生了不同程度的变形、断裂，且换填凉，四季分明。多年平均降雨量为910mm，降水年内施工时开挖量大，施工困难，施工质量又难以保证，换分配极不均匀，主要集中在7、8月份。多年平均蒸发填厚度往往达不到要求。为了消减冻胀破坏，延长工量1184．6～1391．4mm，多年平均气温8．1℃～程的使用寿命，提高投资效益，急需寻找新的渠道衬砌9．5℃，极端最高气温为38．8cI二，极端最低气温为结构形式。一26．7℃。全年无霜期为182d，土壤最大冻结深度影响渠道基土冻胀的主要因素有两个：①基土

4、温81cm。多年平均风速2．6m／s，最大风速2O．7m／s，度低于0℃；②基土中含有过多水分¨。因此，只要相应风向SSE。多年平均Et照时数2484．3h，多年平能克服上述两个因素中的任何一个即可达到抗冻胀的均相对湿度76％。灌区地下水埋深，南部一般在0．5目的“。东港灌区渠道基土属强冻胀土，含水量很～1．5m，沿海一带汛期可接近地表，北部一般在1．5高，地下水位埋深浅，若考虑降低基土含水量来消减冻～2．5m。胀十分困难，因此本试验采用保温措施来提高基土温2试验设计度，从而消减渠道冻胀。目前，苯板保温材料被广泛应用在各个领域，其中包

5、括渠道衬砌的基土保温，国内北2．1结构形式方其他地区对其进行了较多的试验研究，但在辽宁省为研究苯板材料在东港灌区的应用情况，本次试研究较少，东港灌区也尚无应用实例。因此，本文着重验将试验段设置在东港灌区九支西二斗渠上，该斗渠研究苯板保温在东港灌区渠道衬砌应用中的抗冻胀效为东西走向。在阴坡、渠底、阳坡均铺设了不同厚度的收稿日期：2012—08—20基金项目：水利部公益性行业科研专项(201001077)作者简介：宗兆博，男，高级工程师，硕士，主要从事水利工程试验研究及检测方面工作。E—mail：zongzb@sina．corn第4期宗兆

6、博，等：辽宁东港灌区渠道铺设苯板保温抗冻胀试验研究53苯板，将其与东港灌区原有衬砌渠道进行了比较，具体取渠底1m深处渠基土进行物理性质试验。试验结果设计见表1，图1和图2。表明，该试验段土壤属强冻胀性黏土，且含水率很高。表1试验设计具体见表2。结构名称结构形式表2渠基土物理性质试验成果对比段40cm砂砾料垫层，上覆8~I1现浇钢筋混凝土苯板结构1阴坡10em苯板，渠底8cm苯板，阳坡7em苯板，上覆8cm现浇钢筋混凝土苯板结构2阴坡8cm苯板，渠底6cm苯板，阳坡5Cm苯板，上覆8cm现浇钢筋混凝土苯板结构3阴坡6cm苯板，渠底4cm

7、苯板，阳坡3cm苯板，上覆8cm现浇钢筋混凝土3．2‘冻胀观测与分析本次试验共观测了2010～2011年和2011～2012年2个冬季。东港九支西二斗渠对比段及3种苯板结构的衬砌渠道在其间的冻胀变形结果见图4，5。图1对比段渠道结构(尺寸单位：mm)l＼始2O2468Oi卜卜∞-_00__0H∞0H0-一Ji{IJllI『__-一__．一一∞∞∞-___00000000000观测日期／(月一日)(a)南坡(阳坡)番删图2铺苯板渠遁结构(尺寸单位：mm)2．2观测设备本次试验采用自制式地温观测设备，将观测管如观测日期／(月一日)(b)渠

8、底图3(左)所示埋人渠基土中，埋人深度为40cm和80+对比段-o-苯板结构l—苯板结构2廿苯板结构3cm，管底密封并在其内注入少量防冻液。冻胀量采用相对测量法，取距坡脚1／3处作为坡面冻胀观测点并用钢钉固定，渠底观测点